安防行業(yè)高清監(jiān)控鏡頭市場(chǎng)即將被點(diǎn)燃
2011/9/8 17:35:33
攝像機(jī)作為視頻監(jiān)控的先頭部隊(duì)，“高清颶風(fēng)”對(duì)其影響自然最為激烈，以致大部分?jǐn)z像機(jī)生產(chǎn)商業(yè)逐漸加大對(duì)高清攝像機(jī)的研發(fā)投入。所謂“工欲善其事，必先利其器”，沒(méi)有匹配的高清鏡頭，前端高清攝像機(jī)也不能發(fā)揮出應(yīng)有的效果。所以，前端鏡頭的選擇也是工程商構(gòu)建整個(gè)高清監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分。
百萬(wàn)高清鏡頭爭(zhēng)奇斗艷
當(dāng)工程商意識(shí)到鏡頭是保障圖像質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)后，其在鏡頭的選擇上也相對(duì)嚴(yán)謹(jǐn)，致使鏡頭廠商圍繞鏡頭清晰度與成像質(zhì)量不斷投入資金。隨著百萬(wàn)高清攝像機(jī)應(yīng)用的增多，傳統(tǒng)鏡頭的光學(xué)成像已經(jīng)不能滿足百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)的高清晰的效果效果，百萬(wàn)高清CCTV鏡頭的應(yīng)用也在加快步。深圳市科安信實(shí)業(yè)有限公司（KOWA中國(guó)區(qū)總代）市場(chǎng)部總監(jiān)王剛表示：“未來(lái)CCTV鏡頭市場(chǎng)的爭(zhēng)奪中，高清鏡頭市場(chǎng)將會(huì)成為主要競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)，能否跟上高清監(jiān)控的腳步，將會(huì)決定在競(jìng)爭(zhēng)中的勝負(fù)。”
目前，活躍在國(guó)內(nèi)CCTV鏡頭市場(chǎng)的主要廠商有日系騰龍、圖麗、精工、賓得、FUJINO、computar，KOWA、SENKO，以及國(guó)內(nèi)的上海鳳凰、福建福光、鴻發(fā)光電、啟光、長(zhǎng)春東亞光學(xué)等。從采訪得知，國(guó)內(nèi)鏡頭廠商百萬(wàn)高清監(jiān)控鏡頭占據(jù)了企業(yè)鏡頭生產(chǎn)的30%，而且每年高清鏡頭的出貨量也在快速增長(zhǎng)。從企業(yè)中也了解到，百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭的中長(zhǎng)焦大變倍電動(dòng)變焦鏡頭以及帶IR紅外功能的鏡頭在銷(xiāo)售和應(yīng)用中增長(zhǎng)最為迅猛。
早在2006年，圖麗就推出了百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭，如今百萬(wàn)像素TVR0314HD、TVR0916HD以及2011年最新推出的TVR1020HD 10-50mm、1/1.8”、300萬(wàn)像素、感應(yīng)紅外鏡頭都具有良好的市場(chǎng)反應(yīng)。
騰龍?jiān)?007年開(kāi)發(fā)了CS接口1/3型2.4mm-6mm、3.0mm-8mm、5mm-50mm百萬(wàn)高清CCTV鏡頭，以及2011年剛推出的全畫(huà)面3百萬(wàn)像素的2.8mm-8mm紅外對(duì)應(yīng)鏡頭。在FA鏡頭領(lǐng)域，騰龍還提供焦距在6.5mm到50mm之間的系列的工業(yè)用高清定焦鏡頭。另外騰龍還為一體機(jī)開(kāi)發(fā)廠商提供18倍自動(dòng)變焦全畫(huà)面130萬(wàn)一體機(jī)鏡頭以及3mm-9mm兩百萬(wàn)像素的手動(dòng)變焦鏡頭。
富士能如今的百萬(wàn)高清CCTV鏡頭涵蓋1/3”的2.2-6mm、2.8-8mm、2.8-12mm、15-50mm變焦鏡頭、1/2”的8-80mm、10-320mm、15.6-500mm多種高清鏡頭，像素在130萬(wàn)-300萬(wàn)不等，還有高達(dá)500萬(wàn)像素的魚(yú)眼定焦鏡頭。
KOWA針對(duì)300-500萬(wàn)像素的攝像機(jī)要求，推出了3.5mm-10mm及10mm-20mm百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭，由于KOWA鏡頭在中長(zhǎng)焦的表現(xiàn)在同行中也是佼佼者，所以該公司的8-120mm、8-240mm、12-360mm等高達(dá)500萬(wàn)像素高清鏡頭在業(yè)內(nèi)頗受好評(píng)。
PHENIX（鳳凰）推出的EX系列CCTV鏡頭，是基于PHENIX（鳳凰）最高的光學(xué)設(shè)計(jì)能力和光學(xué)制造加工能力的產(chǎn)品，EX系列全系對(duì)應(yīng)300萬(wàn)以上像素，專(zhuān)為高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)配備，未來(lái)EX系列還將推出高于500萬(wàn)、1000萬(wàn)像素的高指標(biāo)產(chǎn)品。
從各大廠商的表現(xiàn)來(lái)看，高清CCTV鏡頭已經(jīng)逐漸開(kāi)始普及，業(yè)內(nèi)人士也普遍認(rèn)為，目前百萬(wàn)像素高清鏡頭已大量用于道路監(jiān)控及卡口抓拍，部分平安城市及銀行項(xiàng)目也著手高清鏡頭應(yīng)用。總體上來(lái)說(shuō)，高清鏡頭市場(chǎng)比例近一年有加速的趨勢(shì)，用戶的反饋也比較不錯(cuò)。
關(guān)鍵技術(shù)是產(chǎn)品提升之核心
從百萬(wàn)像素鏡頭這一年來(lái)的發(fā)展可以看到，更高的像素需求和更高密度透光率的鏡頭鏡片受到市場(chǎng)需求的不斷刺激，更高像素的鏡頭應(yīng)用也表明，高清攝像機(jī)的高清程度的進(jìn)展仍在繼續(xù)往更高分辨率發(fā)展中，從百萬(wàn)像素鏡頭逐漸過(guò)渡到200萬(wàn)、300萬(wàn)乃至500萬(wàn)像素的高清百萬(wàn)像素鏡頭已勢(shì)不可擋。
“相比普通CCTV鏡頭，百萬(wàn)像素鏡頭需要更高品質(zhì)的鏡片材料，更先進(jìn)的鍍膜水平、更合理的光學(xué)設(shè)計(jì)，更精密的零部件加工條件，更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难b配工藝；如此才能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控需求的更清晰的畫(huà)質(zhì)。”上海肯高商貿(mào)有限公司北京分公司市場(chǎng)部經(jīng)理劉郭艷表示。
非球面鏡片技術(shù)提高高清效果
非球面鏡片技術(shù)是百萬(wàn)高清鏡頭一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，它也是鏡頭獲得高清效果的重要保證。傳統(tǒng)的球面鏡片具有球面像差的先天缺陷，從而帶來(lái)了無(wú)法克服的光斑現(xiàn)象，極大影響成像質(zhì)量。而用非球面鏡片，使光線經(jīng)過(guò)高次曲面的折射，就可以把光線精確地聚焦于一點(diǎn)。再者非球面鏡頭也可以簡(jiǎn)化鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)。如FUJINO（富士能）百萬(wàn)高清鏡頭產(chǎn)品就充分運(yùn)用廣播電視用高清鏡頭的高度光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，一片非球面鏡片就可完成數(shù)片鏡片功能。
由于使用一片非球面鏡片可以代替一組球面鏡片，從而使攝像鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)化，這樣在光學(xué)通路和機(jī)械結(jié)構(gòu)上容易獲得更大的通光口徑。并且，非球面鏡頭能使邊緣部分的光線與中央部分的光線都能穿過(guò)鏡片聚焦到同一個(gè)平面，從而能清晰有效的利用整個(gè)鏡片的表面，使整個(gè)鏡片都能正確聚焦，相對(duì)使有效通光口徑變大。如KOWA公司生產(chǎn)的LMVZ38A-IR(1/3”f/3~8mm F/1.0)系列鏡頭。這種鏡頭之所以達(dá)到F/1.0，就是用了非球面鏡片的原故。
非球面鏡頭的有效通光口徑增大，就能讓更多的光線投射到CCD感光面上，也相應(yīng)于增加了靈敏度。并且，因?yàn)橐黄乔蛎骁R片能頂替好幾片一組的球面鏡片，從而使攝像鏡頭的體積縮小、重量也減輕，并且光線經(jīng)過(guò)的鏡片少，因而使透光率大大增強(qiáng)，圖像畫(huà)面也變得細(xì)致明亮。如KOWA的LMVZ550A-IR(1/3”f/5~50mm F/1.4)系列鏡頭，其中僅使用了兩片非球面鏡片。它不僅實(shí)現(xiàn)了體積小、重量輕，而且增強(qiáng)了透光率，保證了成像質(zhì)量。
非球面鏡片的重要特點(diǎn)是可以改善鏡片邊緣部分對(duì)光的折射率，使鏡頭的邊緣成像變好。而球面鏡片，尤其高倍率球面鏡頭，更容易出現(xiàn)球差和圖像失真，尤其光線在球面鏡頭邊緣過(guò)折射引起的桶形失真，將非球面鏡頭用于高倍率的變焦鏡頭時(shí)，由于非球面鏡頭將邊緣入射的光線按球面鏡頭失真的反方向進(jìn)行了修正，從而有效地消除了桶形失真。
“多層復(fù)合鍍膜”解決色差之利器
鏡頭為什么需要鍍膜？因?yàn)槿魏挝矬w對(duì)光線都有反射作用，連無(wú)色透明的玻璃也不例外，差別在于光線的角度是否會(huì)形成反射效果。理想的鏡片透光情況是光線能夠完全透過(guò)鏡頭，并完整的在CCD上聚焦。然而，事實(shí)上每一種鏡片都受到自身物理因素的限制，導(dǎo)致像差的產(chǎn)生，所以，當(dāng)多種鏡片結(jié)合成的鏡頭是不可能讓理論上所有各種角度的光線完全穿過(guò)，會(huì)形成一定的炫光。而百萬(wàn)高清CCTV鏡頭較于普通CCTV鏡頭技術(shù)要求更加嚴(yán)格，所以絕大部分鏡頭都采用多層復(fù)合鍍膜技術(shù)。
多層鍍膜的鏡頭，其鏡頭的透光率極高，鏡片表面的直接反光很弱，正對(duì)著鏡片玻璃逆光觀看，只見(jiàn)鏡頭內(nèi)“很黑”，只有從鏡片的側(cè)面觀察才可以看到彩色的反光，這種反光多為深紅、深藍(lán)、深黃和深綠色。其中深綠色的鍍膜可以同時(shí)增加光譜兩端的藍(lán)光和紅光的透過(guò)率，只有光譜中部的黃綠色光才被反射回來(lái)。多層鍍膜的鏡頭，其各個(gè)鏡片不可能都鍍上同一種增透膜，否則這個(gè)鏡頭就會(huì)發(fā)生偏色。
IR紅外對(duì)應(yīng)技術(shù)提供全天候高清監(jiān)控
在24小時(shí)的全天候監(jiān)控中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生白天畫(huà)面清晰，夜晚畫(huà)面模糊的現(xiàn)象，即便是高清監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題。原因在于，由于光的波長(zhǎng)不一樣，通過(guò)鏡頭后的折射也不一樣，這就產(chǎn)生了色差。色差是鏡頭清晰度下降、聚焦不實(shí)的重要因素，普通的CCTV鏡頭在光學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候只針對(duì)350-700nm的波段光進(jìn)行色差修正，高于700nm的紅外光則不在考慮之內(nèi)。這就造成了可見(jiàn)光與近紅外光（700nm-1000nm）的聚焦面是分離的。根據(jù)此問(wèn)題 ，通過(guò)特殊的鍍膜設(shè)計(jì)與特殊光學(xué)材質(zhì)的運(yùn)用使得350-1000nm波段范圍內(nèi)的光都能很好的糾正色差，IR紅外對(duì)應(yīng)技術(shù)也相應(yīng)產(chǎn)生。它的出現(xiàn)，可以使監(jiān)控系統(tǒng)在紅外光源的輔助下獲得清晰的成像。
“苛刻”的材料應(yīng)用與精密的零部件加工
隨著CCTV鏡頭市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，越來(lái)越多的CCTV鏡頭使用塑料機(jī)身。從材料學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，金屬部件的精度及耐用度固然要好于塑料，但隨著塑膠加工技術(shù)的不斷完善，其技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)越來(lái)越高，而其成本低，易于大批量加工的優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)。精密的零部件加工與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难b配工序是鏡頭性能的重要步驟，且高精度，高難度金屬部件的生產(chǎn)是廠商機(jī)械加工能力的體現(xiàn)。PHENIX（鳳凰）在CCTV鏡頭上所使用塑膠材質(zhì)是添加了“鋼塑纖維”的特殊材質(zhì)，其熱脹冷縮性能完全達(dá)到金屬鋁的標(biāo)準(zhǔn)，完全適用于最為嚴(yán)酷的監(jiān)控環(huán)境，且通過(guò)最現(xiàn)代化的設(shè)備和加工技藝，PHENIX（鳳凰）的最高模具精度可以達(dá)到驚人的1微米。通常CCTV廠家的產(chǎn)品使用溫度為-10~-50℃，而PHENIX的產(chǎn)品為-20~+60℃。而且鳳凰的鏡頭全部達(dá)到環(huán)保要求，不會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞，而大批量的注塑沖壓成型設(shè)備使得高精度的模具立刻帶來(lái)高品質(zhì)的塑料部件。圖麗高清鏡頭產(chǎn)品所用材料皆是高性能航天用工程塑料外殼，并采用特有的鏡筒外殼防滑設(shè)計(jì)，在接口處采用耐磨鋁合金，并非一般廠商采用的鍍鉻或塑料，不會(huì)出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。
超低色散鏡片還原真實(shí)色彩
不同波長(zhǎng)的光線會(huì)有不同的折射率，紅、藍(lán)、綠三種基本光源聚在不同焦點(diǎn)上，從而產(chǎn)生色散問(wèn)題出現(xiàn)，當(dāng)鏡頭的焦距越長(zhǎng)，色散也就越明顯。在現(xiàn)實(shí)生活中，長(zhǎng)焦鏡頭的使用當(dāng)然必不可少。ED（Extra-low Dispersion）和LD（Low Dispersion）鏡片的出現(xiàn)能很好的改變此類(lèi)問(wèn)題，F(xiàn)UJINO、圖麗、computar等專(zhuān)業(yè)鏡頭廠商的產(chǎn)品對(duì)ED鏡片的使用毫不吝嗇，騰龍則大多采用LD鏡片作為解決色散的主要手段，也有用XLD超低色散鏡片。
鏡頭的選擇需從實(shí)際出發(fā)
百萬(wàn)高清鏡頭的種類(lèi)有很多種：手動(dòng)、自動(dòng)光圈、手動(dòng)、自動(dòng)變焦、長(zhǎng)焦、定焦、魚(yú)眼、自動(dòng)聚焦、紅外對(duì)應(yīng)鏡頭等，根據(jù)不同的行業(yè)需求與監(jiān)控環(huán)境選用適合的鏡頭非常重要，畢竟這關(guān)系到監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控效果與投入成本。對(duì)于封閉的走廊、無(wú)光線直接照射的內(nèi)室，選用手動(dòng)變焦鏡頭比較合適，畢竟相對(duì)自動(dòng)變焦鏡頭，前者成本較低。對(duì)于光線環(huán)境經(jīng)常變化的監(jiān)控場(chǎng)所，主要選擇自動(dòng)光圈。而自動(dòng)光圈的控制信號(hào)又分為DC（直流電壓控制）及VIDEO（視頻信號(hào)控制）控制兩種，目前，從工程商的應(yīng)用情況來(lái)看，前者居多。
定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監(jiān)視場(chǎng)景范圍的大小，以及所要求被監(jiān)視場(chǎng)景畫(huà)面的清晰程度。一般來(lái)講，如在電梯此類(lèi)狹小的監(jiān)控區(qū)域，優(yōu)先選用短焦廣角或者超廣角定焦并且。如日產(chǎn)Computar T2Z2814CS－2鏡頭，這種鏡頭為1/3”CS型接口手動(dòng)光圈鏡頭，其焦距2倍可調(diào)(手動(dòng)調(diào)焦)。調(diào)焦范圍為2.8-6.0mm，視場(chǎng)角變化范圍為96°-47.2°，這種鏡頭非常適合在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中使用，在使用時(shí)可方便地根據(jù)實(shí)際需要，靈活實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)視場(chǎng)景的“點(diǎn)”或“面”的監(jiān)視效果?；蛘哌x用魚(yú)眼鏡頭，不過(guò)此類(lèi)鏡頭造價(jià)相對(duì)昂貴許多，如不考慮成本的情況下，要實(shí)現(xiàn)無(wú)盲角監(jiān)控還是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
在大范圍監(jiān)控場(chǎng)所下，一般選用長(zhǎng)焦鏡頭。如在室內(nèi)的倉(cāng)庫(kù)、車(chē)間、廠房等環(huán)境中一般選用6倍或者10倍鏡頭即可滿足要求，而在室外的庫(kù)區(qū)、碼頭、廣場(chǎng)、車(chē)站等環(huán)境中，可根據(jù)實(shí)際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可。一般情況下，鏡頭倍數(shù)越大，價(jià)格越高，可在綜合考慮系統(tǒng)造價(jià)允許的前提下，適當(dāng)選用高倍數(shù)變焦鏡頭。如遠(yuǎn)程高清監(jiān)控距離在1公里以上，甚至更遠(yuǎn)距離，這種遠(yuǎn)距離空氣的成分變化，遠(yuǎn)處環(huán)境的影響都會(huì)要求這類(lèi)鏡頭具有一些特殊的功能，如透霧透塵、日夜IR功能，來(lái)保證遠(yuǎn)程高清監(jiān)控拍攝很好的效果。KOWA生產(chǎn)的長(zhǎng)焦鏡頭具有3-CAM技術(shù)，該技術(shù)不需要軌道來(lái)定位鏡片，鏡片移動(dòng)時(shí)采用螺旋推進(jìn)，即鏡片圍繞主軸旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，所以不會(huì)發(fā)生偏心的情況，對(duì)于長(zhǎng)焦鏡頭的運(yùn)用非常合適。目前KOWA生產(chǎn)的8-120m、8-240m、12-360mm等長(zhǎng)焦鏡頭高達(dá)500萬(wàn)像素，不僅在清晰度上有優(yōu)異表現(xiàn)，其透霧性能也相當(dāng)不錯(cuò)。
結(jié)束語(yǔ)
隨著高清監(jiān)控發(fā)展的日趨明顯，安防行業(yè)技術(shù)慢慢走向成熟，高清鏡頭除了光學(xué)性能的提升，鏡頭的生產(chǎn)和組裝也發(fā)生著變化。如今，百萬(wàn)像素鏡頭面臨的主要問(wèn)題有兩個(gè)：一是制造工藝、加工精密度等方面都比普通鏡頭要高；二是目前在監(jiān)控高清領(lǐng)域，后端很多產(chǎn)品如傳輸設(shè)備、顯示設(shè)備、錄像設(shè)備、帶寬等的高清化還不理想，面對(duì)如此挑戰(zhàn)，百萬(wàn)高清監(jiān)控鏡頭要想真正實(shí)現(xiàn)普及還有一定的難度。不過(guò)種種跡象表明，百萬(wàn)高清鏡頭的出頭之日不會(huì)太久，在未來(lái)3-5年內(nèi)，高清監(jiān)控鏡頭將擁有理想的市場(chǎng)反應(yīng)。
百萬(wàn)高清鏡頭爭(zhēng)奇斗艷
當(dāng)工程商意識(shí)到鏡頭是保障圖像質(zhì)量的重要環(huán)節(jié)后，其在鏡頭的選擇上也相對(duì)嚴(yán)謹(jǐn)，致使鏡頭廠商圍繞鏡頭清晰度與成像質(zhì)量不斷投入資金。隨著百萬(wàn)高清攝像機(jī)應(yīng)用的增多，傳統(tǒng)鏡頭的光學(xué)成像已經(jīng)不能滿足百萬(wàn)像素?cái)z像機(jī)的高清晰的效果效果，百萬(wàn)高清CCTV鏡頭的應(yīng)用也在加快步。深圳市科安信實(shí)業(yè)有限公司（KOWA中國(guó)區(qū)總代）市場(chǎng)部總監(jiān)王剛表示：“未來(lái)CCTV鏡頭市場(chǎng)的爭(zhēng)奪中，高清鏡頭市場(chǎng)將會(huì)成為主要競(jìng)爭(zhēng)趨勢(shì)，能否跟上高清監(jiān)控的腳步，將會(huì)決定在競(jìng)爭(zhēng)中的勝負(fù)。”
目前，活躍在國(guó)內(nèi)CCTV鏡頭市場(chǎng)的主要廠商有日系騰龍、圖麗、精工、賓得、FUJINO、computar，KOWA、SENKO，以及國(guó)內(nèi)的上海鳳凰、福建福光、鴻發(fā)光電、啟光、長(zhǎng)春東亞光學(xué)等。從采訪得知，國(guó)內(nèi)鏡頭廠商百萬(wàn)高清監(jiān)控鏡頭占據(jù)了企業(yè)鏡頭生產(chǎn)的30%，而且每年高清鏡頭的出貨量也在快速增長(zhǎng)。從企業(yè)中也了解到，百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭的中長(zhǎng)焦大變倍電動(dòng)變焦鏡頭以及帶IR紅外功能的鏡頭在銷(xiāo)售和應(yīng)用中增長(zhǎng)最為迅猛。
早在2006年，圖麗就推出了百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭，如今百萬(wàn)像素TVR0314HD、TVR0916HD以及2011年最新推出的TVR1020HD 10-50mm、1/1.8”、300萬(wàn)像素、感應(yīng)紅外鏡頭都具有良好的市場(chǎng)反應(yīng)。
騰龍?jiān)?007年開(kāi)發(fā)了CS接口1/3型2.4mm-6mm、3.0mm-8mm、5mm-50mm百萬(wàn)高清CCTV鏡頭，以及2011年剛推出的全畫(huà)面3百萬(wàn)像素的2.8mm-8mm紅外對(duì)應(yīng)鏡頭。在FA鏡頭領(lǐng)域，騰龍還提供焦距在6.5mm到50mm之間的系列的工業(yè)用高清定焦鏡頭。另外騰龍還為一體機(jī)開(kāi)發(fā)廠商提供18倍自動(dòng)變焦全畫(huà)面130萬(wàn)一體機(jī)鏡頭以及3mm-9mm兩百萬(wàn)像素的手動(dòng)變焦鏡頭。
富士能如今的百萬(wàn)高清CCTV鏡頭涵蓋1/3”的2.2-6mm、2.8-8mm、2.8-12mm、15-50mm變焦鏡頭、1/2”的8-80mm、10-320mm、15.6-500mm多種高清鏡頭，像素在130萬(wàn)-300萬(wàn)不等，還有高達(dá)500萬(wàn)像素的魚(yú)眼定焦鏡頭。
KOWA針對(duì)300-500萬(wàn)像素的攝像機(jī)要求，推出了3.5mm-10mm及10mm-20mm百萬(wàn)像素對(duì)應(yīng)鏡頭，由于KOWA鏡頭在中長(zhǎng)焦的表現(xiàn)在同行中也是佼佼者，所以該公司的8-120mm、8-240mm、12-360mm等高達(dá)500萬(wàn)像素高清鏡頭在業(yè)內(nèi)頗受好評(píng)。
PHENIX（鳳凰）推出的EX系列CCTV鏡頭，是基于PHENIX（鳳凰）最高的光學(xué)設(shè)計(jì)能力和光學(xué)制造加工能力的產(chǎn)品，EX系列全系對(duì)應(yīng)300萬(wàn)以上像素，專(zhuān)為高清監(jiān)控?cái)z像機(jī)配備，未來(lái)EX系列還將推出高于500萬(wàn)、1000萬(wàn)像素的高指標(biāo)產(chǎn)品。
從各大廠商的表現(xiàn)來(lái)看，高清CCTV鏡頭已經(jīng)逐漸開(kāi)始普及，業(yè)內(nèi)人士也普遍認(rèn)為，目前百萬(wàn)像素高清鏡頭已大量用于道路監(jiān)控及卡口抓拍，部分平安城市及銀行項(xiàng)目也著手高清鏡頭應(yīng)用。總體上來(lái)說(shuō)，高清鏡頭市場(chǎng)比例近一年有加速的趨勢(shì)，用戶的反饋也比較不錯(cuò)。
關(guān)鍵技術(shù)是產(chǎn)品提升之核心
從百萬(wàn)像素鏡頭這一年來(lái)的發(fā)展可以看到，更高的像素需求和更高密度透光率的鏡頭鏡片受到市場(chǎng)需求的不斷刺激，更高像素的鏡頭應(yīng)用也表明，高清攝像機(jī)的高清程度的進(jìn)展仍在繼續(xù)往更高分辨率發(fā)展中，從百萬(wàn)像素鏡頭逐漸過(guò)渡到200萬(wàn)、300萬(wàn)乃至500萬(wàn)像素的高清百萬(wàn)像素鏡頭已勢(shì)不可擋。
“相比普通CCTV鏡頭，百萬(wàn)像素鏡頭需要更高品質(zhì)的鏡片材料，更先進(jìn)的鍍膜水平、更合理的光學(xué)設(shè)計(jì)，更精密的零部件加工條件，更嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难b配工藝；如此才能實(shí)現(xiàn)監(jiān)控需求的更清晰的畫(huà)質(zhì)。”上海肯高商貿(mào)有限公司北京分公司市場(chǎng)部經(jīng)理劉郭艷表示。
非球面鏡片技術(shù)提高高清效果
非球面鏡片技術(shù)是百萬(wàn)高清鏡頭一項(xiàng)非常重要的技術(shù)，它也是鏡頭獲得高清效果的重要保證。傳統(tǒng)的球面鏡片具有球面像差的先天缺陷，從而帶來(lái)了無(wú)法克服的光斑現(xiàn)象，極大影響成像質(zhì)量。而用非球面鏡片，使光線經(jīng)過(guò)高次曲面的折射，就可以把光線精確地聚焦于一點(diǎn)。再者非球面鏡頭也可以簡(jiǎn)化鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)。如FUJINO（富士能）百萬(wàn)高清鏡頭產(chǎn)品就充分運(yùn)用廣播電視用高清鏡頭的高度光學(xué)設(shè)計(jì)技術(shù)，一片非球面鏡片就可完成數(shù)片鏡片功能。
由于使用一片非球面鏡片可以代替一組球面鏡片，從而使攝像鏡頭的光學(xué)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)化，這樣在光學(xué)通路和機(jī)械結(jié)構(gòu)上容易獲得更大的通光口徑。并且，非球面鏡頭能使邊緣部分的光線與中央部分的光線都能穿過(guò)鏡片聚焦到同一個(gè)平面，從而能清晰有效的利用整個(gè)鏡片的表面，使整個(gè)鏡片都能正確聚焦，相對(duì)使有效通光口徑變大。如KOWA公司生產(chǎn)的LMVZ38A-IR(1/3”f/3~8mm F/1.0)系列鏡頭。這種鏡頭之所以達(dá)到F/1.0，就是用了非球面鏡片的原故。
非球面鏡頭的有效通光口徑增大，就能讓更多的光線投射到CCD感光面上，也相應(yīng)于增加了靈敏度。并且，因?yàn)橐黄乔蛎骁R片能頂替好幾片一組的球面鏡片，從而使攝像鏡頭的體積縮小、重量也減輕，并且光線經(jīng)過(guò)的鏡片少，因而使透光率大大增強(qiáng)，圖像畫(huà)面也變得細(xì)致明亮。如KOWA的LMVZ550A-IR(1/3”f/5~50mm F/1.4)系列鏡頭，其中僅使用了兩片非球面鏡片。它不僅實(shí)現(xiàn)了體積小、重量輕，而且增強(qiáng)了透光率，保證了成像質(zhì)量。
非球面鏡片的重要特點(diǎn)是可以改善鏡片邊緣部分對(duì)光的折射率，使鏡頭的邊緣成像變好。而球面鏡片，尤其高倍率球面鏡頭，更容易出現(xiàn)球差和圖像失真，尤其光線在球面鏡頭邊緣過(guò)折射引起的桶形失真，將非球面鏡頭用于高倍率的變焦鏡頭時(shí)，由于非球面鏡頭將邊緣入射的光線按球面鏡頭失真的反方向進(jìn)行了修正，從而有效地消除了桶形失真。
“多層復(fù)合鍍膜”解決色差之利器
鏡頭為什么需要鍍膜？因?yàn)槿魏挝矬w對(duì)光線都有反射作用，連無(wú)色透明的玻璃也不例外，差別在于光線的角度是否會(huì)形成反射效果。理想的鏡片透光情況是光線能夠完全透過(guò)鏡頭，并完整的在CCD上聚焦。然而，事實(shí)上每一種鏡片都受到自身物理因素的限制，導(dǎo)致像差的產(chǎn)生，所以，當(dāng)多種鏡片結(jié)合成的鏡頭是不可能讓理論上所有各種角度的光線完全穿過(guò)，會(huì)形成一定的炫光。而百萬(wàn)高清CCTV鏡頭較于普通CCTV鏡頭技術(shù)要求更加嚴(yán)格，所以絕大部分鏡頭都采用多層復(fù)合鍍膜技術(shù)。
多層鍍膜的鏡頭，其鏡頭的透光率極高，鏡片表面的直接反光很弱，正對(duì)著鏡片玻璃逆光觀看，只見(jiàn)鏡頭內(nèi)“很黑”，只有從鏡片的側(cè)面觀察才可以看到彩色的反光，這種反光多為深紅、深藍(lán)、深黃和深綠色。其中深綠色的鍍膜可以同時(shí)增加光譜兩端的藍(lán)光和紅光的透過(guò)率，只有光譜中部的黃綠色光才被反射回來(lái)。多層鍍膜的鏡頭，其各個(gè)鏡片不可能都鍍上同一種增透膜，否則這個(gè)鏡頭就會(huì)發(fā)生偏色。
IR紅外對(duì)應(yīng)技術(shù)提供全天候高清監(jiān)控
在24小時(shí)的全天候監(jiān)控中，經(jīng)常會(huì)發(fā)生白天畫(huà)面清晰，夜晚畫(huà)面模糊的現(xiàn)象，即便是高清監(jiān)控系統(tǒng)也會(huì)出現(xiàn)此類(lèi)問(wèn)題。原因在于，由于光的波長(zhǎng)不一樣，通過(guò)鏡頭后的折射也不一樣，這就產(chǎn)生了色差。色差是鏡頭清晰度下降、聚焦不實(shí)的重要因素，普通的CCTV鏡頭在光學(xué)設(shè)計(jì)的時(shí)候只針對(duì)350-700nm的波段光進(jìn)行色差修正，高于700nm的紅外光則不在考慮之內(nèi)。這就造成了可見(jiàn)光與近紅外光（700nm-1000nm）的聚焦面是分離的。根據(jù)此問(wèn)題 ，通過(guò)特殊的鍍膜設(shè)計(jì)與特殊光學(xué)材質(zhì)的運(yùn)用使得350-1000nm波段范圍內(nèi)的光都能很好的糾正色差，IR紅外對(duì)應(yīng)技術(shù)也相應(yīng)產(chǎn)生。它的出現(xiàn)，可以使監(jiān)控系統(tǒng)在紅外光源的輔助下獲得清晰的成像。
“苛刻”的材料應(yīng)用與精密的零部件加工
隨著CCTV鏡頭市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)的日趨激烈，越來(lái)越多的CCTV鏡頭使用塑料機(jī)身。從材料學(xué)的角度來(lái)說(shuō)，金屬部件的精度及耐用度固然要好于塑料，但隨著塑膠加工技術(shù)的不斷完善，其技術(shù)性能指標(biāo)已經(jīng)越來(lái)越高，而其成本低，易于大批量加工的優(yōu)勢(shì)得以體現(xiàn)。精密的零部件加工與嚴(yán)謹(jǐn)?shù)难b配工序是鏡頭性能的重要步驟，且高精度，高難度金屬部件的生產(chǎn)是廠商機(jī)械加工能力的體現(xiàn)。PHENIX（鳳凰）在CCTV鏡頭上所使用塑膠材質(zhì)是添加了“鋼塑纖維”的特殊材質(zhì)，其熱脹冷縮性能完全達(dá)到金屬鋁的標(biāo)準(zhǔn)，完全適用于最為嚴(yán)酷的監(jiān)控環(huán)境，且通過(guò)最現(xiàn)代化的設(shè)備和加工技藝，PHENIX（鳳凰）的最高模具精度可以達(dá)到驚人的1微米。通常CCTV廠家的產(chǎn)品使用溫度為-10~-50℃，而PHENIX的產(chǎn)品為-20~+60℃。而且鳳凰的鏡頭全部達(dá)到環(huán)保要求，不會(huì)在生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)環(huán)境產(chǎn)生破壞，而大批量的注塑沖壓成型設(shè)備使得高精度的模具立刻帶來(lái)高品質(zhì)的塑料部件。圖麗高清鏡頭產(chǎn)品所用材料皆是高性能航天用工程塑料外殼，并采用特有的鏡筒外殼防滑設(shè)計(jì)，在接口處采用耐磨鋁合金，并非一般廠商采用的鍍鉻或塑料，不會(huì)出現(xiàn)滑絲現(xiàn)象。
超低色散鏡片還原真實(shí)色彩
不同波長(zhǎng)的光線會(huì)有不同的折射率，紅、藍(lán)、綠三種基本光源聚在不同焦點(diǎn)上，從而產(chǎn)生色散問(wèn)題出現(xiàn)，當(dāng)鏡頭的焦距越長(zhǎng)，色散也就越明顯。在現(xiàn)實(shí)生活中，長(zhǎng)焦鏡頭的使用當(dāng)然必不可少。ED（Extra-low Dispersion）和LD（Low Dispersion）鏡片的出現(xiàn)能很好的改變此類(lèi)問(wèn)題，F(xiàn)UJINO、圖麗、computar等專(zhuān)業(yè)鏡頭廠商的產(chǎn)品對(duì)ED鏡片的使用毫不吝嗇，騰龍則大多采用LD鏡片作為解決色散的主要手段，也有用XLD超低色散鏡片。
鏡頭的選擇需從實(shí)際出發(fā)
百萬(wàn)高清鏡頭的種類(lèi)有很多種：手動(dòng)、自動(dòng)光圈、手動(dòng)、自動(dòng)變焦、長(zhǎng)焦、定焦、魚(yú)眼、自動(dòng)聚焦、紅外對(duì)應(yīng)鏡頭等，根據(jù)不同的行業(yè)需求與監(jiān)控環(huán)境選用適合的鏡頭非常重要，畢竟這關(guān)系到監(jiān)控系統(tǒng)、監(jiān)控效果與投入成本。對(duì)于封閉的走廊、無(wú)光線直接照射的內(nèi)室，選用手動(dòng)變焦鏡頭比較合適，畢竟相對(duì)自動(dòng)變焦鏡頭，前者成本較低。對(duì)于光線環(huán)境經(jīng)常變化的監(jiān)控場(chǎng)所，主要選擇自動(dòng)光圈。而自動(dòng)光圈的控制信號(hào)又分為DC（直流電壓控制）及VIDEO（視頻信號(hào)控制）控制兩種，目前，從工程商的應(yīng)用情況來(lái)看，前者居多。
定焦、變焦鏡頭的選用取決于被監(jiān)視場(chǎng)景范圍的大小，以及所要求被監(jiān)視場(chǎng)景畫(huà)面的清晰程度。一般來(lái)講，如在電梯此類(lèi)狹小的監(jiān)控區(qū)域，優(yōu)先選用短焦廣角或者超廣角定焦并且。如日產(chǎn)Computar T2Z2814CS－2鏡頭，這種鏡頭為1/3”CS型接口手動(dòng)光圈鏡頭，其焦距2倍可調(diào)(手動(dòng)調(diào)焦)。調(diào)焦范圍為2.8-6.0mm，視場(chǎng)角變化范圍為96°-47.2°，這種鏡頭非常適合在狹小的被監(jiān)視環(huán)境中使用，在使用時(shí)可方便地根據(jù)實(shí)際需要，靈活實(shí)現(xiàn)對(duì)被監(jiān)視場(chǎng)景的“點(diǎn)”或“面”的監(jiān)視效果?；蛘哌x用魚(yú)眼鏡頭，不過(guò)此類(lèi)鏡頭造價(jià)相對(duì)昂貴許多，如不考慮成本的情況下，要實(shí)現(xiàn)無(wú)盲角監(jiān)控還是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。
在大范圍監(jiān)控場(chǎng)所下，一般選用長(zhǎng)焦鏡頭。如在室內(nèi)的倉(cāng)庫(kù)、車(chē)間、廠房等環(huán)境中一般選用6倍或者10倍鏡頭即可滿足要求，而在室外的庫(kù)區(qū)、碼頭、廣場(chǎng)、車(chē)站等環(huán)境中，可根據(jù)實(shí)際要求選用10倍、16倍或20倍鏡頭即可。一般情況下，鏡頭倍數(shù)越大，價(jià)格越高，可在綜合考慮系統(tǒng)造價(jià)允許的前提下，適當(dāng)選用高倍數(shù)變焦鏡頭。如遠(yuǎn)程高清監(jiān)控距離在1公里以上，甚至更遠(yuǎn)距離，這種遠(yuǎn)距離空氣的成分變化，遠(yuǎn)處環(huán)境的影響都會(huì)要求這類(lèi)鏡頭具有一些特殊的功能，如透霧透塵、日夜IR功能，來(lái)保證遠(yuǎn)程高清監(jiān)控拍攝很好的效果。KOWA生產(chǎn)的長(zhǎng)焦鏡頭具有3-CAM技術(shù)，該技術(shù)不需要軌道來(lái)定位鏡片，鏡片移動(dòng)時(shí)采用螺旋推進(jìn)，即鏡片圍繞主軸旋轉(zhuǎn)前進(jìn)，所以不會(huì)發(fā)生偏心的情況，對(duì)于長(zhǎng)焦鏡頭的運(yùn)用非常合適。目前KOWA生產(chǎn)的8-120m、8-240m、12-360mm等長(zhǎng)焦鏡頭高達(dá)500萬(wàn)像素，不僅在清晰度上有優(yōu)異表現(xiàn)，其透霧性能也相當(dāng)不錯(cuò)。
結(jié)束語(yǔ)
隨著高清監(jiān)控發(fā)展的日趨明顯，安防行業(yè)技術(shù)慢慢走向成熟，高清鏡頭除了光學(xué)性能的提升，鏡頭的生產(chǎn)和組裝也發(fā)生著變化。如今，百萬(wàn)像素鏡頭面臨的主要問(wèn)題有兩個(gè)：一是制造工藝、加工精密度等方面都比普通鏡頭要高；二是目前在監(jiān)控高清領(lǐng)域，后端很多產(chǎn)品如傳輸設(shè)備、顯示設(shè)備、錄像設(shè)備、帶寬等的高清化還不理想，面對(duì)如此挑戰(zhàn)，百萬(wàn)高清監(jiān)控鏡頭要想真正實(shí)現(xiàn)普及還有一定的難度。不過(guò)種種跡象表明，百萬(wàn)高清鏡頭的出頭之日不會(huì)太久，在未來(lái)3-5年內(nèi)，高清監(jiān)控鏡頭將擁有理想的市場(chǎng)反應(yīng)。
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